CN1162511C - GaN基发光二极管用的荧光粉及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种GaN基发光二极管(LED)用的荧光粉及其制备方法，该荧光粉是一种复合硫化物，通式为(A_xR_1-xS)(B₂S₃)_y或(A_xR_1-xS)(B₂S₃)_y-z(C₂S₃)_z，其中A代表一种或多种二价金属离子的组合；B代表至少一种或多种选自铝，镓或铟的元素；C代表一种或多种选自Gd、Y和La的元素；R代表Eu或Eu和其它激活剂离子的组合；0.001≤x≤1、1≤y≤5、0.01≤z≤1。该荧光粉按通式表达要求的摩尔配比，使用所表达元素的单质或化合物或盐，经配料，研细混匀后，在保护气氛中经一次或多次煅烧而成。该荧光粉可在300nm-500nm光线(特别是400nm和470nm)激发下发出510nm-650nm光线，适用于制备高亮度的绿色或白色GaN基LED发光二极管。

Description

GaN基发光二极管用的荧光粉及其制备方法

                             技术领域

本发明涉及一种GaN基发光二极管用荧光粉及其制备方法。

                             背景技术

GaN基发光二极管LED(Light Emitting Diode)是一种新型的发光器件，具有体积小，寿命长耗电量低和不需要使用污染环境的汞等优点，可广泛用于各种照明设施上，包括室内用灯、红绿灯、交通指示灯、路灯、汽车用尾灯、方向灯、刹车灯、户外用超大型屏幕，显示屏和广告板等，渐渐取代各式灯泡的功能。这种新型的绿色光源必将成为21世纪的新一代照明光源，对节能、环保、改善人们生活质量等方面都具有重大的意义。目前可用于GaN基LED的荧光粉还不多，如掺Ce的钇铝石榴石(YAG)型荧光粉，但由于它是利用蓝色LED和YAG型荧光粉作成二基色的白光LED，能量转换率比较低，显色指数也不高。现有的可用于紫管(UV-LED)激发的荧光粉，常见的如高压水银灯用的荧光粉，但这些荧光粉在激发波长上无法满足UV-LED的需要；而且在使用条件上，亦因其含水银和温度不同而与应用于UV-LED时颇为不同。

                             发明内容

本发明的目的是提供可在300nm-500nm光线激发下发出510nm-650nm光线的、适于市场应用的GaN基发光二极管用的荧光粉及其制备方法，其方法简单，能量转换率高。

本发明提供的荧光粉是一种复合硫化物，通式为(A_xR_1-xS)(B₂S₃)_y或(A_xR_1-xS)(B₂S₃)_y-z(C₂S₃)_z。其中A代表一种或多种二价金属Sr、Ca离子的组合；B代表至少一种或多种选自铝，镓或铟的元素；C代表一种或多种选自Gd、Y和La的元素；R代表Eu或Eu和其它激活剂Tm离子的组合，比较好是Eu；0.9≤x≤0.99、1≤y≤2、0.4≤z≤0.5。

本发明涉及制备该荧光粉体系的方法如下：

按通式表达要求的摩尔配比，使用所表达元素的化合物或盐，经配料，研细混匀后，在硫化氢、或者二硫化碳或者氢气加硫化氢或者碳加硫的气氛中，800-950℃之间，经一次或多次煅烧而成，每次煅烧时间不少于1小时。

采用本发明方法合成的荧光粉可在300nm-500nm光线激发下发出510nm-650nm光线，适于市场应用的GaN基发光二极管使用，可与蓝光LED相匹配，制备新型的二基色白光LED；也可与UV-LED相匹配，作为绿色荧光粉部分用于三基色白光LED的制备，能量转换率高；起合成方法简单方便。

                               附图说明

图1为实施例1[(Sr_0.99Eu_0.01)S](Ga₂S₃)的X射线光谱图。

图2为实施例1[(Sr_0.99Eu_0.01)S](Ga₂S₃)的发射光谱图(400nm激发)。

图3为实施例3[(Ca_0.9Eu_0.1)S](Ga₂S₃)_1.25的发射光谱图(470nm激发)。

图4为实施例5[(Ca_0.96Eu_0.04)S](Ga₂S₃)_0.6(Y₂S₃)_0.4的发射光谱图(470nm激发)。

                              具体实施方式

实施例一：[(Sr_0.99Eu_0.01)S](Ga₂S₃)的合成：

SrCO₃(分析纯)4.3846克；

Ga₂O₃(4N)   5.6232克；

Eu₂O₃(4N)   0.0528克。

将上述物料在玛瑙研钵中研磨混均后，装入刚玉坩埚中，在H₂S气氛中800℃下灼烧，灼烧时间不少于1小时，冷却后取出，粉碎过筛，得到外观呈绿色的粉末，在250nm到500nm光线激发下发出绿色光。其X-ray谱图见图1，发射光谱图见图2。

实施例二：[(Sr_0.96Eu_0.02Tm_0.02)S](Ga₂S₃)的合成：

SrCO₃(分析纯)1.4172克；

Ga₂O₃(4N)   1.8744克；

Eu₂O₃(4N)   0.0352克；

Tm₂O₃(4N)   0.0386克。

将上述物料在玛瑙研钵中研磨混均后，装入刚玉坩埚中，在H₂S气氛中800℃下灼烧，灼烧时间不少于1小时，冷却后取出，粉碎过筛，得到外观呈绿色的粉末，在250nm到500nm光线激发下发出绿色光。

实施例三：[(Ca_0.9Eu_0.1)S](Ga₂S₃)_1.25的合成：

CaCO₃(分析纯)  3.6024克；

Ga₂O₃(4N)  9.3728克；

Eu₂O₃(4N)  0.7038克。

将上述物料在玛瑙研钵中研磨混均后，装入刚玉坩埚中，在H₂S气氛中850℃下灼烧，灼烧时间不少于1小时，冷却后取出，粉碎过筛，得到外观呈黄色的粉末，在250nm到520nm光线激发下发出黄色光。其发射光谱图见图3。

实施例四：[(Sr_0.45Ca_0.45Eu_0.1)S][(Al_0.2Ga_1.8)S₃]₂：

SrCO₃(分析纯)0.6643克；

CaCO₃(分析纯)0.4503克；

Ga₂O₃(4N)   3.3739克；

Al(OH)₃(4N)  0.3120克；

Eu₂O₃(4N)   0.1760克；

S(分析纯)      2.56克。

将上述物料在玛瑙研钵中研磨混均后，装入小刚玉坩埚内，再将小坩埚放入内有碳棒的大坩埚中，盖上刚玉盖，在马弗炉内900℃下灼烧，灼烧时间不少于1小时，冷却后取出，粉碎过筛，得到外观呈黄绿色的粉末，在250nm到500nm光线激发下发光。

实施例五：[(Ca_0.96Eu_0.04)S](Ga₂S₃)_0.6(Y₂S₃)_0.4：

CaCO₃(分析纯)4.803克；

Ga₂O₃(4N)   5.6232克；

Y₂O₃(4N)    4.5162克；

Eu₂O₃(4N)   0.3519克。

将上述物料在玛瑙研钵中研磨混均后，装入石英舟内，在H₂S气氛中950℃下灼烧，灼烧时间不少于1小时，冷却后取出，粉碎过筛，得到外观呈黄色的粉末，在250nm到520nm光线激发下发光，发射光谱见图4。

实施例六：[(Ca_0.96Eu_0.04)S](Ga₂S₃)_1.5[(Y_1.4Gd_0.6)S₃]]_0.5：

CaCO₃(分析纯)0.9607克；

Ga₂O₃(4N)   2.8116克；

Y₂O₃(4N)    0.7903克；

Gd₂O₃(4N)   0.5438克；

Eu₂O₃(4N)   0.0704克。

将上述物料在玛瑙研钵中研磨混均后，装入石英舟内，在H₂S气氛中900℃下灼烧，灼烧时间不少于1小时，冷却后取出，粉碎过筛，得到外观呈黄色的粉末，在250nm到520nm光线激发下发光。

Claims (3)

1.一种GaN基发光二极管用荧光粉，其特征是该荧光粉的通式为(A_xR_1-xS)(B₂S₃)_y或(A_xR_1-xS)(B₂S₃)_y-z(C₂S₃)_z，其中A代表一种或多种二价金属Sr、Ca离子的组合，B代表至少一种或多种选自铝，或镓的元素，C代表一种或多种选自Gd、Y和La的元素，R代表Eu或Eu和其它激活剂Tm离子的组合，0.9≤x≤0.99、1≤y≤2、0.4≤z≤0.5。

2.一种如权利要求1所述的GaN基发光二极管用荧光粉，其特征是该荧光粉的通式中的R为Eu。

3.一种如权利要求1所述的GaN基发光二极管用荧光粉的制备方法，其特征是：按通式表达要求的摩尔配比，使用所表达元素的化合物或盐，经配料，研细混匀后，在硫化氢、或者二硫化碳或者氢气加硫化氢或者碳加硫的气氛中，800-1000℃之间，经一次或多次煅烧而成，每次煅烧时间不少于1小时。

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